编译原理之美
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编译原理之美
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05 | 语法分析(三):实现一门简单的脚本语言

前两节课结束后,我们已经掌握了表达式的解析,并通过一个简单的解释器实现了公式的计算。但这个解释器还是比较简单的,看上去还不大像一门语言。那么如何让它支持更多的功能,更像一门脚本语言呢?本节课,我会带你寻找答案。
我将继续带你实现一些功能,比如:
支持变量声明和初始化语句,就像“int age” “int age = 45”和“int age = 17+8+20”;
支持赋值语句“age = 45”;
在表达式中可以使用变量,例如“age + 10 *2”;
实现一个命令行终端,能够读取输入的语句并输出结果。
实现这些功能之后,我们的成果会更像一个脚本解释器。而且在这个过程中,我还会带你巩固语法分析中的递归下降算法,和你一起讨论“回溯”这个特征,让你对递归下降算法的特征理解得更加全面。
不过,为了实现这些新的语法,我们首先要把它们用语法规则描述出来。

增加所需要的语法规则

首先,一门脚本语言是要支持语句的,比如变量声明语句、赋值语句等等。单独一个表达式,也可以视为语句,叫做“表达式语句”。你在终端里输入 2+3;,就能回显出 5 来,这就是表达式作为一个语句在执行。按照我们的语法,无非是在表达式后面多了个分号而已。C 语言和 Java 都会采用分号作为语句结尾的标识,我们也可以这样写。
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全部留言(34)

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  • janey
    像这里用java实现了一种脚本语言,但是这些java语句又是怎么被计算机识别的呢?

    作者回复: java语句当然是由java的编译器来识别了。 不过你提了一个重要的事情。 在编译领域,有一个事情,叫做自举(bootstraping),也就是这门语言的编译器可以用自己这门语言编写。这是语言迈向成熟的标志。一般前面的版本,是要借助别的语言编写编译器,但后面就应该用自己的语言来编译了。 著名的语言都实现了自举。比如,go语言的编译器是用go编写的(早期版本不是。能实现自举,还是go发展历程上的一个历程碑),jdk里面自带了java语言的编译器,本身也是用java写的。

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  • C语言实现: https://github.com/KiLuYa/simpleScript C语言,没有现成的数据结构,没有 try catch throw 处理错误的机制,没有虚拟机的垃圾回收机制,感觉实现起来比Java要麻烦很多,尤其是繁琐的错误码判断,以及程序流程在多分支下的内存的手动申请和释放。 遇到过一个国外公司的产品,它提供了脚本语言,但用户写程序,如果某一行有个语法bug,编译报错时,它会报连续十几行的错。学完这节内容就知道,应该是它的parser没有在检测到语法错误时停下来,还傻傻地带着错误继续parse,直到所有token都被处理掉。

    作者回复: 看你用C语言做了很多实践,非常好! 针对你的问题,也跟你探讨一下: 1.每门语言都有它的优势。很多编译器都是用C/C++编写的,比如可以更灵活的对内存管理,就是优势呀。JVM的实现,也没法用Java,还是要用比较底层的语言。 2.错误处理这个问题比较复杂。最好的情况,是我们知道哪一个小范围是有错的,对这个部分报错,但其他部分继续处理。比如,你调用一个函数时,监测出参数的数量错了,但其他部分仍然可以继续去解析和处理。如果碰到一个错误,就完全停下,那也不行。这样做IDE的时候,就不够友好和智能。

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  • 缺个豆饼吗
    https://github.com/yuguomin/my-compiler 老师,作业来啦~

    作者回复: 棒!TypeScript版本的!

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  • ct
    根据老师讲解,实现了一个 golang 的版本 https://repl.it/@catplanet007/simple-interpreter

    作者回复: 你用的这个在线工具很酷。可以提供一个运行环境直接跑!很棒! 我玩了好一会 :-D

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  • Fan
    😂,又看了一次。建议老师可以把这两个专栏的内容集结后出书。

    作者回复: 你看第二遍了?为你点赞!看来你对编译是真有兴趣,可以考虑把这个方向变成自己的技术专长,去干一点有深度的事情。 书的话,已经在整理,进度有点慢:-( 因为我又给自己挖了坑,想达到两个目标: 1.要求更加浅显易懂,再复杂的问题,也要简单说明白; 2.里面的例子用自己设计的语言。 所以... 我后面加快进度:-)

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  • LDxy
    正则表达式匹配文本的时候也会导致回溯吧?好像还有可能因此导致严重的性能问题

    作者回复: 对。如果正则表达式的内部实现是基于NFA的,就会有这个问题。 NFA和DFA这个知识点不适合在前期讲,会把初学者搞晕。我准备在后面找个机会放入这个知识点。

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  • wj
    老师, 还有个问题, 借此文问一下, 词法分析\语法分析等和机器学习有什么交集吗? 我有个场景想比较两个java文件的匹配度, 或者两段代码的匹配度, 不知道机器学习在这个场景是否可以应用, 以及如何应用呢?谢谢~

    作者回复: 你提了一个好问题。 其实,人工智能的发展史经历了两个不同的路径。 早期,更多的是演绎逻辑。就是人为制定规则,比如自然语言翻译的规则,并不断执行这些规则。 第二条路径,是最近复兴的机器学习的方法。它更多的是归纳逻辑。机器学习是通过数据的训练,把规则归纳出来。这些归纳出来的规则目前还是比较黑盒的,人比较难以解读,但却很有用,更加准确。 你的需求场景用这两种方法应该都能解决,只不过落地时还要考虑很多细节和限制因素。

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  • Sudouble
    跟着课程做,一下就明白了。打卡第五节课 https://github.com/potterhere/TheBeautyOfCompiling/tree/master/w5_ReadEvalPrintLoop

    作者回复: 看到你的github空间里有好几个项目,学习力很强! 另外,能否把你的项目整个cmake文件,便于我编译运行?:)

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  • Smallfly
    本讲 Swift 版本实现: https://github.com/iostalks/PlayWithCompiler/tree/lecture-5 欢迎参考。

    作者回复: 点赞!

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  • 中年男子
    有了前几讲的基础,这一讲很轻松搞定,根据宫老师的java代码我实现了C++版本,其中一些不太清晰的概念通过代码也理解了,老师真的很棒!

    作者回复: 谢谢肯定! 编译原理这门课,是学原理可能学不懂。但真正动手,其实都能写出来。早期写编译器的先驱并没有编译原理课。 并且,很多具体实现过程,是可以偏离死搬教条的原理的。比如,理想情况下要设计无二义性文法。实际应用中,只要针对某个具体算法是无二义的就行了。能实际有用才是硬道理。

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